一种低功耗，稳定的充电盒电路的制作方法

1.本发明涉及充电盒，尤其涉及一种低功耗，稳定的充电盒电路。


背景技术：

2.tws耳机可以说是时代顺应潮流的产物，除了可以取消手机端3.5mm接口，取消耳机端累赘的耳机线，同时也可以实现一机两用、方便携带、智能语音等功能。随着人们日常生活需求的不断提升，便携方式的不断优化，传统的耳机在使用上已经难以满足需求。所以随着智能硬件不断的发展，tws耳机开始在市场上变得越来越流行。随着苹果的airpods的发布，将无线蓝牙耳机市场更是推向了一个高潮。由于tws耳机左右耳机无物理连接特性，并且tws耳机一般都没有type-c接口充电，因此几乎所有的tws都会配备具有充电和收纳功能的便携盒，也就是我们所说的充电仓或充电盒。tws耳机没电的时候可以放入盒内，自动断开连接，进行充电。
3.现有tws充电盒的待机功耗较高。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种低功耗，稳定的充电盒电路。
5.本发明提供了一种低功耗，稳定的充电盒电路，包括充电芯片、电池、休眠模块、霍尔开关、稳压芯片和主控芯片，所述充电芯片与所述主控芯片连接，所述充电芯片与所述电池连接，所述电池分别与所述休眠模块、霍尔开关连接，所述霍尔开关的输出端分别与所述休眠模块、主控芯片连接，所述主控芯片的输出端与所述休眠模块连接，所述休眠模块的输出端与所述稳压芯片连接，所述稳压芯片的输出端与所述主控芯片连接。
6.作为本发明的进一步改进，所述休眠模块包括mos管q1和三极管q3，所述三极管q3的基极分别与所述霍尔开关、主控芯片连接，所述三极管q3的发射极接地，所述三极管q3的集电极与所述mos管q1的栅极连接，所述mos管q1的源极与所述电池连接，所述mos管q1的漏极与所述稳压芯片连接。
7.作为本发明的进一步改进，开机时：充电盒开盖，霍尔开关输出高电平，将三极管q3的基极拉高，此时，三极管q3导通集电极被拉到低电平，mos管q1的栅极等于三极管q3的集电极到低电平，此时mos管q1导通，主控芯片上电，主控芯片上电后，将mos管q1的基极拉高到高电平，以持续维持三极管q3和mos管q1导通；充电时：耳机放入充电盒充电，充电盒关盖输出，霍尔开关输出低电平，此时，主控芯片将mos管q1的基极拉高到高电平，以控制供电导通，当耳机充满电后，主控芯片控制充电芯片先休眠，再将mos管q1的基极拉低到低电平，掉电完成。
8.作为本发明的进一步改进，所述主控芯片的io口与所述三极管q3的基极连接。
9.作为本发明的进一步改进，所述休眠模块还包括二极管d3、电阻r3和电阻r7，所述主控芯片的io口与所述二极管d3的阳极连接，所述二极管d3的阴极与所述电阻r3的一端连接，所述电阻r3的另一端与所述三极管q3的基极连接，所述电阻r7的一端与所述三极管q3
的基极连接，所述电阻r7的另一端接地。
10.作为本发明的进一步改进，所述休眠模块还包括二极管d5，所述霍尔开关与所述二极管d5的阳极连接，所述二极管d5的阴极连接于所述述二极管d3的阴极、电阻r3之间。
11.作为本发明的进一步改进，所述休眠模块还包括电阻r14，所述电阻r14的一端与所述mos管q1的源极连接，所述电阻r14的另一端连接于所述mos管q1的栅极、三极管q3的集电极之间。
12.作为本发明的进一步改进，所述充电盒电路还包括usb母座和过压过流保护芯片，所述usb母座与所述过压过流保护芯片的输入端连接，所述过压过流保护芯片的输出端与所述充电芯片连接。
13.作为本发明的进一步改进，所述充电盒电路还包括充电通信转换电路，所述充电芯片与所述充电通信转换电路连接，所述充电通信转换电路分别与左耳正极、右耳正极连接，所述主控芯片与所述充电通信转换电路连接。
14.作为本发明的进一步改进，所述充电通信转换电路为5v/3v切换器件。
15.作为本发明的进一步改进，所述主控芯片连接有按键和指示灯。
16.作为本发明的进一步改进，所述主控芯片连接有热敏电阻。
17.本发明的有益效果是：通过上述方案，降低了充电盒的待机功耗。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的方案。
19.图1是本发明一种低功耗，稳定的充电盒电路的原理框图。
20.图2是本发明一种低功耗，稳定的充电盒电路的休眠模块的电路图。
21.图3是本发明一种低功耗，稳定的充电盒电路的关盖充电进休眠流程图。
22.图4是本发明一种低功耗，稳定的充电盒电路的开盖唤醒mcu流程图。
具体实施方式
23.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
27.如图1至图4所示，一种低功耗，稳定的充电盒电路，包括充电芯片（充电ic）103、电池106、休眠模块105、霍尔开关107、稳压芯片109和主控芯片（mcu）108，所述充电芯片106与所述主控芯片108连接，所述充电芯片103与所述电池106连接，所述电池106分别与所述休眠模块105、霍尔开关107连接，所述霍尔开关107的输出端分别与所述休眠模块105、主控芯片108连接，所述主控芯片108的输出端与所述休眠模块105连接，所述休眠模块105的输出端与所述稳压芯片109连接，所述稳压芯片109的输出端与所述主控芯片108连接。
28.电池106优选为锂电池。
29.稳压芯片109为3v稳压芯片。
30.所述休眠模块105包括mos管q1和三极管q3，所述三极管q3的基极分别与所述霍尔开关107、主控芯片108连接，所述三极管q3的发射极接地，所述三极管q3的集电极与所述mos管q1的栅极连接，所述mos管q1的源极与所述电池106连接，所述mos管q1的漏极与所述稳压芯片109连接。
31.所述主控芯片108的io口与所述三极管q3的基极连接。
32.所述休眠模块105还包括二极管d3、电阻r3和电阻r7，所述主控芯片108的io口与所述二极管d3的阳极连接，所述二极管d3的阴极与所述电阻r3的一端连接，所述电阻r3的另一端与所述三极管q3的基极连接，所述电阻r7的一端与所述三极管q3的基极连接，所述电阻r7的另一端接地。
33.所述休眠模块105还包括二极管d5，所述霍尔开关与所述二极管d5的阳极连接，所述二极管d5的阴极连接于所述述二极管d3的阴极、电阻r3之间。
34.所述休眠模块105还包括电阻r14，所述电阻r14的一端与所述mos管q1的源极连接，所述电阻r14的另一端连接于所述mos管q1的栅极、三极管q3的集电极之间。
35.所述充电盒电路还包括usb母座101和过压过流保护芯片102，所述usb母座101与所述过压过流保护芯片102的输入端连接，所述过压过流保护芯片102的输出端与所述充电芯片103连接。
36.usb母座101优选为type-c。
37.所述充电盒电路还包括充电通信转换电路，所述充电芯片103与所述充电通信转换电路连接，所述充电通信转换电路分别与左耳正极、右耳正极连接，所述主控芯片108与所述充电通信转换电路连接。
38.所述充电通信转换电路为5v/3v切换器件104。
39.所述主控芯片108连接有按键110和指示灯111。
40.指示灯111优选为led指示灯。
41.所述主控芯片108连接有热敏电阻112。
42.主控芯片（mcu）108作为充电仓最核心的部分，能够使能控制boost电路的5v输出给左右耳机充电，或者控制boost电路5v不输出，而是切换成通信接口，本设计使用的通信接口是uart串口通信。mcu通过充电通信转换电路来切换充电盒通信或者充电功能，硬件上
的设计是将uart的tx和rx同时接在5v/sda的线上，然后这个根线就是给耳机充电线。在没有5v输出的时候，耳机端的uart的tx和rx也都会同时接到这个线上。这样，在boost电路没有5v输出的时候，就会实现uart的半双工通信，从而实现了充电仓和耳机的两根线智能控制和交互。充电仓实现与耳机的通信交互之后，可以利用这功能实现盒内主从耳机组队。当主从耳机两个耳机都同时放在充电仓内的时候，mcu可以通过通信交互的方式得到两个耳机的mac地址，然后把两个mac地址互相通知两个耳机，两个耳机可以通过对方的mac地址直接组队配对，实现快速配对耳机的问题，这样的方式非常稳定、安全盒便捷。当type-c插入充电盒的时候，可以检测type-c的uart的串口数据。mcu可以控制充电仓的切换电路，可以直接将type-c的uart的tx和rx接到5v/sda线上，直接让type-c和耳机端实现通信，这样做的好处是可以直接使用pc上位机来调试、控制耳机端，也可以在pc端接收耳机的uart的串口打印信息，方便调试，最重要的是可以通过这样的，可以使用pc工具直接对耳机进行烧录升级，而不需要mcu的控制。当充电盒给耳机充满电后，通过io口控制切断电源，使大部分电源系统掉电达到超低功耗。
43.充电芯片103为充电和升压二合一的充电芯片，它既能通过外部给充电盒的电池充电，也能通过dc-dc升压输出5v给外部电路。通过升压电路把充电仓的电池电压升到5v，然后输出给耳机充电，实现充电功能。boost电路是由mcu控制使能输出5v的，这样能够控制输出电压或者是输出数据给耳机，而且mcu控制boost电路可以节省功耗，比如在充或者关机的情况下可以关闭boost电路的输出。
44.led指示灯主要有两个作用，一是在充电的时候显示充电的效果，二是可以提示充电仓当前所剩的电路，如果充电仓是低电的话，可以显示低电提示的闪烁。led指示灯可以直观的显示电量情况，还可以做一些显示耳机状态的灯效。
45.type-c接口主要是通过uart串口实现pc上位机和充电仓的通信，或者是pc上位机和耳机的直接通信。type-c接口切换连接方式可以使pc上位机和充电仓或者耳机通信，这样有利于调试、生产测试等后期的一些维护工作。
46.霍尔开关（hall）107主要是做充电仓的功能有两个：一是做开盖和关盖检测，然后通过检测到开盖和关盖来辅助是充电还是通信，现在定义的是在开盖情况下充电仓和耳机进行通信，在关盖的情况下10秒后进行充电。二是在关盖时，耳机充满电后充电盒进入休眠模式，功耗可以做到7ua。开盖快速响应将电池电源连接上，再通过mcu配合做到软开机。
47.无线充电技术（英文：wireless charging technology； ）源于无线电能传输技术，可分为小功率无线充电和大功率无线充电两种方式。本充电盒采用小功率无线充的电磁感应式，由于充电器与用电装置之间以磁场传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。
48.3v稳压芯片是给mcu一个稳定的3v供电以及mcu与耳机通信的上拉电平。
49.过压过流保护芯片102为安全保护芯片，当usb母座插入电压达到6.8v或电流达到2a以上时，就会触发保护，截止输出，最高耐压支持28v不被损坏，以保证安全。
50.充电通信转换电路，其实就是一个开关电路，主要是实现5v和data数据线的切换。这个切换的工作主要是通过mcu来控制的，mcu控制boost电路使能输出5v，转换电路会通过导通电压切换到5v的输出给耳机充电。在需要通信的时候，mcu会控制boost电路不输出5v，这样转换电路的开关就会切换到data数据线，这时mcu就可以通过data数据线跟耳机进行
双向通信。充电通信转换电路优选为5v/3v切换器件，是通过几个mos+三极管做开关转换的电路，通过mcu控制通信时3v导通，充电时5v导通。
51.本发明提供的一种低功耗，稳定的充电盒电路，主要是主要通过mcu控制和hall控制，具体工作原理如下：1.开机时：充电盒开盖，磁铁离开霍尔元器件，hall网络输出高电平，将三极管q3基极（b）拉高。此时三极管q3导通集电极（c）被拉到低电平。mos管q1的栅极（g）等于三极管q3的集电极（c）为低电平，此时pmos管q1导通，整个电路上电。mcu上电后将vbat_on拉高以持续维持三极管q3和mos管q1导通。
52.2.耳机放入充电盒充电，充电盒关盖输出，hall输出低电平，此时导通全靠mcu的io口（vbat_on）来控制供电导通，当耳机充满电后mcu控制充电ic先休眠，再将vbat_on网络拉低，整个系统掉电完成。
53.vbat_on网络在耳机充满电进休眠时拉低至低电平，其余时间为高电平。
54.本发明提供的一种低功耗，稳定的充电盒电路，当充电盒给耳机充满电后，通过io口控制切断电源，使大部分电源系统掉电达到超低功耗，解决了耳机在盒内导致充电盒功耗大的问题。
55.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。